Bluetooth

1. Bluetooth Ein Standard für die drahtlose Kommunikation im Nahbereich 2001 Kai Grießhammer, Markus Tornau, Derk Wesemann Seminarbeitrag zur Vorlesung Funksysteme an der FH Lippe

2. Geschichte und Entwicklung Bluetooth ist eine Technologie zur Verbindung von mobilen Geräten untereinander und mit dem PC Wesentliches Ziel ist der Ersatz bestehender Kabelverbindungen sowie oftmals damit verbundene Inkompatibilität Fachhochschule Lippe

3. Geschichte und Entwicklung Die Idee zu Bluetooth entstand im Jahre 1984 bei der Firma Ericsson Im Jahre 1998 gründete Ericsson zusammen mit IBM, Intel, Nokia und Toshiba die sog. Bluetooth-Special-Interest-Group, kurz S.I.G. Im Juli 1999 wurde die Spezifikation 1.0 vorgestellt Fachhochschule Lippe

4. Technische Spezifikationen Bluetooth arbeitet im ISM-Band bei 2,4 GHz In USA und Europa: 2,400 – 2,4835 GHz In Frankreich: 2,4465 – 2,4835 GHz Bluetooth-Sender werden in 3 Leistungsklassen unterschieden: Klasse 1..........................100 mW (20dBm) Klasse 2...........................2,4 mW ( 4dBm) Klasse 3..............................1 mW ( 0dBm) Fachhochschule Lippe

5. Technische Spezifikationen Als Modulationsart wird GFSK verwendet ( = Gauss Frequency Key Shifting ) Der binäre Wert „1“ ist einer positiven, der „0“-Wert einer negativen Frequenzabweichung zugeordnet Der Nulldurchgangsfehler bei einem Symbol sollte weniger als 1/8 der Symbollänge betragen Fachhochschule Lippe

6. Technische Spezifikationen Fachhochschule Lippe

7. Frequenztoleranzen Die Mittenfrequenz des Trägersignals hat eine maximale Toleranz von +/- 75 kHz Der zulässige Frequenzdrift während der Übertragung eines Datenpaketes ist abhängig von der Anzahl der Frequenzsprünge während der Übertragung Ein Frequenzsprung..........................+/- 25 kHz Zwei oder mehr Frequenzsprünge......+/- 40 kHz Maximale Driftrate............................400 Hz/µs Fachhochschule Lippe

8. Technische Spezifikationen Anforderungen für einen Bluetooth-Empfänger: Empfindlichkeit besser als –70dBm, bezogen auf die jeweilige Leistungsklasse des Senders Bitfehlerrate <0,1 % Benötigte Signal-Interferenzabstände: Fachhochschule Lippe

9. Frequenzsprungverhalten Sendefrequenz 2,402 bis 2,480 GHz, somit entstehen 79 Frequenzstufen mit jeweils 1MHz Abstand (in Frankreich nur 22 Frequenzstufen) Max. 1600 Frequenzsprünge pro Sekunde, jeder Zeitschlitz ist 625µs lang Pro Sprung wird ein Datenpaket mit 1 Mbit/s übertragen Fachhochschule Lippe

10. Frequenzsprungverhalten Fachhochschule Lippe

11. Technische Spezifikationen Optionale Komponente: RSSI ( Reciever Strenght Signal Indicator ) Der RSSI vergleicht die Eingangssignalleistung mit zwei Leistungspegeln, die die optimale Empfangssignalleistung definieren und gibt bei verlassen dieses Bereiches ein entsprechendes Signal an den Sender, um dessen Leistung zu erhöhen oder zu verringern Fachhochschule Lippe

12. Systemarchitektur Es können sowohl Punkt-zu-Punkt-Verbindungen als auch Multipunkt-Verbindungen aufgebaut werden Bis zu 8 Kommunikationsgeräte bilden ein sog. Piconet Bis zu 10 Piconets bilden ein sog. Scatternet Fachhochschule Lippe

13. Systemarchitektur Fachhochschule Lippe

14. Systemarchitektur Jedes Bluetooth-Gerät besteht HF-Sender/Empfänger sowie einem Prozessor mit Rechnerschnittstelle Bluetooth unterstützt einen asynchronen Kanal sowie drei synchrone Kanäle zur Übertragung Für den Vollduplex-Betrieb wird Time-Division-Duplex (TDD) verwendet Fachhochschule Lippe

15. Asynchrone Übertragung Zur Verfügung stehen Maximal 7 Kanäle pro Piconet Übertragungsgeschwindigkeit 432,6 kBit/s in beide Richtungen (symmetrisch) oder 721 kBit/s und 57,6 kBit/s für die Rückrichtung (asymmetrisch) Fachhochschule Lippe

16. Synchrone Übertragung Pro Piconet stehen 3 Kanäle zur Verfügung mit jeweils 64 kBit/s Hauptanwendung dieser Übertragungsart: Freisprecheinrichtungen Fachhochschule Lippe

17. Synchrone Übertragung Fachhochschule Lippe

18. Software und Protokolle Basisband-Protokoll Steuert Timing und Struktur der einzelnen Datenpakete, Audio- und Videodaten könne direkt verarbeitet werden Link Manager Erkennt Geräte im Empfangsbereich und verwaltet die einzelnen Zustände der Verbindungen Fachhochschule Lippe

19. Software und Protokolle RFCOMM Simuliert für angeschlossene Komponenten eine RS 232-Schnittstelle TCP/IP Notwendig, um Bluetooth-Komponenten in vorhandene LAN einzugliedern Fachhochschule Lippe

20. Hardware-Realisierung Fachhochschule Lippe

21. Bluetooth-fähige Endgeräte Quelle: Funkschau Fachhochschule Lippe

22. Weltmarkt für Bluetooth-Geräte Quelle: Funkschau Fachhochschule Lippe

23. Investitionsbereitschaft Weltweit Europa Asien USA Quelle: Funkschau Fachhochschule Lippe

24. Vor- und Nachteile Vorteile : Vereinfachung der PC-Peripherie-Anbindung Problemlose Kurzstrecken-Kommunikation für mobile Anwendungen Nachteile : Zur Zeit hoher Kostenaufwand Kanalkapazität max. 1 Mbit/s Viele Vorankündigungen, aber dennoch bis jetzt wenig Endgeräte Fachhochschule Lippe

25. Literaturverzeichnis www.bluetooth.com Core specification of the bluetooth system – Technische Dokumentation www.ars2000.com Deutschsprachige Dokumentation der Firma ARS Software GmbH C‘T Heft 9-2001 Marktübersicht und Gerätetests Funkschau Statistiken und Diagramme Fachhochschule Lippe

26. Wir bedanken uns bei ... Sony-Ericsson für eine wirklich allumfassende Bluetooth-Dokumentation – auf Englisch und 1084 Seiten lang ... der Bibliothek der FH für die Geduld ihrer Mitarbeiter/-innen Jacob‘s, Onko, Dallmayr & co. Für das erfolgreiche Unterdrücken der Ich-schlaf-gleich-ein-Phasen ...und natürlich allen Zuhörern ! Fachhochschule Lippe